浮梁雷暴大風(fēng)雷達(dá)回波分類(lèi)與特征分析

鄭志文，馬中元，陳鮑發(fā)，吳 磊

(1.江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046；2.浮梁縣氣象局，景德鎮(zhèn) 333400；3.景德鎮(zhèn)市氣象局，景德鎮(zhèn) 333000)

0 引言

強(qiáng)對(duì)流天氣中雷暴大風(fēng)發(fā)生的概率較大，重大天氣過(guò)程中大都可見(jiàn)雷暴大風(fēng)造成的災(zāi)害。雷暴大風(fēng)主要發(fā)生在帶狀回波帶上，但一些超級(jí)單體、弱超級(jí)單體和強(qiáng)單體回波也會(huì)出現(xiàn)雷暴大風(fēng)天氣。因此，研究雷暴大風(fēng)的回波特征是正確識(shí)別和判斷是否出現(xiàn)雷暴大風(fēng)的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)開(kāi)展預(yù)報(bào)服務(wù)具有重要意義。

國(guó)內(nèi)不少學(xué)者對(duì)雷暴大風(fēng)、下?lián)舯┝鞯忍鞖猬F(xiàn)象進(jìn)行了大量研究和分析并得到一定研究成果。例如：雷暴大風(fēng)的主要雷達(dá)回波特征有“弓”形回波、陣風(fēng)鋒和徑向速度大值區(qū)，出現(xiàn)其中1個(gè)或多個(gè)特征均可發(fā)布雷暴大風(fēng)預(yù)警；在中低層相對(duì)干的環(huán)境下多個(gè)對(duì)流單體的冷下沉形成冷池，強(qiáng)風(fēng)由對(duì)流單體下沉輻散氣流疊加在冷池密度流上造成；反射率因子核心的逐漸降低并伴隨云底以上的速度輻合的多普勒雷達(dá)回波特征，可以用來(lái)提前數(shù)分鐘預(yù)警下?lián)舯┝鞯陌l(fā)生[1-4]。江西省也有很多學(xué)者從事雷暴大風(fēng)的研究，提出江西8種強(qiáng)對(duì)流天氣形勢(shì)與云型特征、江西3類(lèi)致災(zāi)大風(fēng)天氣活動(dòng)特征、在颮線(xiàn)前暖區(qū)中對(duì)流風(fēng)暴回波特征和江西副高邊緣雷暴大風(fēng)回波特征等[5-10]。尤其是在江西副熱帶高壓邊緣的天氣形勢(shì)背景下，江西易發(fā)雷暴大風(fēng)等強(qiáng)天氣[11-14]。為了更好地監(jiān)測(cè)預(yù)警雷暴大風(fēng)天氣的出現(xiàn)和移動(dòng)，在江西局地冰雹回波中總結(jié)出冰雹回波的分析識(shí)別4要素[15]；并在雷達(dá)拼圖CR產(chǎn)品上疊加了風(fēng)暴跟蹤信息STI，用來(lái)外推雷暴大風(fēng)的移動(dòng)[16]。這些研究成果為浮梁縣雷暴大風(fēng)的研究和預(yù)警預(yù)報(bào)提供了理論基礎(chǔ)，為開(kāi)展預(yù)報(bào)服務(wù)提供了分析依據(jù)。

文章對(duì)浮梁縣12次雷暴大風(fēng)過(guò)程的雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析，試圖總結(jié)出浮梁縣雷暴大風(fēng)回波分類(lèi)與特征，為臨近預(yù)報(bào)提供分析依據(jù)。

1 資料來(lái)源

雷暴大風(fēng)數(shù)據(jù)來(lái)源于江西省浮梁縣國(guó)家氣象站和江西省氣象數(shù)據(jù)檢索平臺(tái)；雷達(dá)拼圖資料來(lái)源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺(tái)。

2 雷暴大風(fēng)統(tǒng)計(jì)和回波系統(tǒng)分類(lèi)

2012—2021年，浮梁縣共出現(xiàn)≥17.2 m/s雷暴大風(fēng)天氣12次，最大風(fēng)速達(dá)25.9 m/s(2018-03-04T16：50)。期間，有2次冷空氣大風(fēng)被剔除。雷暴大風(fēng)多數(shù)發(fā)生在午后，這與江西午后受太陽(yáng)輻射影響地面溫度升高而產(chǎn)生對(duì)流性天氣有關(guān)。從月份看，浮梁雷暴大風(fēng)均出現(xiàn)在3—8月，其中4月份3次、5月份3次，是出現(xiàn)雷暴大風(fēng)最為頻繁的月份；從風(fēng)向看，多為西風(fēng)、南風(fēng)、西北風(fēng)，風(fēng)力以8級(jí)為主，只有2018-03-04的西南大風(fēng)達(dá)10級(jí)。

從雷達(dá)拼圖回波形態(tài)上分析，雷暴大風(fēng)基本都是帶狀回波所致。帶狀又分為長(zhǎng)帶(較長(zhǎng))和短帶(較短)兩種，其中東北—西南走向的帶狀4次，短帶4次，南北走向的帶狀3次，西北—東南走向的帶狀1次。

3 雷暴大風(fēng)典型回波特征

在雷達(dá)拼圖上，浮梁雷暴大風(fēng)主要有4種回波形態(tài)：1)東北—西南走向回波帶；2)短帶(單體)回波；3)南北走向回波帶；4)其他形態(tài)回波帶。

3.1 東北—西南走向回波帶

圖1為造成浮梁雷暴大風(fēng)的東北—西南走向回波帶。2017-06-10T18：50(圖1a)，從安徽祁門(mén)經(jīng)浮梁中北部有1個(gè)東北—西南走向強(qiáng)回波帶，強(qiáng)回波帶邊緣整齊，周邊多為晴空區(qū)，僅東部浙江等地有對(duì)流回波發(fā)展，帶上回波以45～60 dBZ為主，55～60 dBZ強(qiáng)回波均勻分布于強(qiáng)回波帶中。浮梁縣城位于強(qiáng)回波帶的前端。

2018-05-06T15：50(圖1b)，東北—西南走向回波帶經(jīng)過(guò)浮梁中北部，但回波帶較圖1(a)更長(zhǎng)，約200～300 km，達(dá)到中α尺度的標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)回波帶后部有較大范圍的層狀云降水回波相伴隨，強(qiáng)回波帶由45 dBZ及以上回波構(gòu)成，最強(qiáng)55～60 dBZ，后部的層狀云降水回波強(qiáng)度為20～40 dBZ。浮梁縣城位于強(qiáng)回波帶中部的前端。

2018-07-05T23：00(圖1c)，整個(gè)江西北部被大范圍絮狀回波覆蓋，其中有45 dBZ以上的強(qiáng)回波單體排列成東北—西南向帶狀，浮梁縣城位于強(qiáng)回波帶前方的強(qiáng)回波單體中，強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ。

2019-03-20T19：20(圖1d)，浮梁南部至安徽東南部有多個(gè)對(duì)流發(fā)展，形成東北—西南走向帶狀，其中位于浮梁東南部的回波排列緊密，帶狀結(jié)構(gòu)清晰，回波帶西南端的強(qiáng)回波中心在景德鎮(zhèn)市區(qū)，達(dá)60～65 dBZ，浮梁縣城位于強(qiáng)回波中心的北部邊緣。

由此可見(jiàn)，東北—西南走向雷達(dá)回波帶造成的浮梁大風(fēng)，強(qiáng)度最強(qiáng)，多在55～60 dBZ，但也有達(dá)60 dBZ以上，大風(fēng)多出現(xiàn)于強(qiáng)回波帶移動(dòng)前方的邊緣。

圖1 影響浮梁雷暴大風(fēng)的東北—西南走向雷達(dá)回波帶(a)2017-06-10T18：50；(b)2018-05-06T15：50；(c)2018-07-05T23：00；(d)2019-03-20T19：20

3.2 短帶(單體)回波

圖2為影響浮梁雷暴大風(fēng)的短帶(單體)回波。2017-08-13T17：30(圖2a)，江西北部上空有多個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體回波發(fā)展，有的連接在一起形成強(qiáng)回波短帶，強(qiáng)回波中心強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ。在浮梁西部有短帶回波形成，浮梁縣城位于短帶回波的東南部邊緣。

2017-08-17T14：50(圖2b)，浮梁大部分為東北—西南向的短帶回波覆蓋，短帶強(qiáng)回波中心以55～60 dBZ為主，有少數(shù)60 dBZ以上的回波點(diǎn)，浮梁縣位于強(qiáng)回波短帶中部前沿。

2019-04-09T14：27(圖2c)，在浮梁中部有1個(gè)強(qiáng)回波單體，單體呈橢圓形分布，中心回波強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ，在回波的東部有前伸回波形成，表明回波已達(dá)到弱超級(jí)單體的強(qiáng)度。此時(shí)浮梁縣城位于回波單體的南部，距回波主體約20～30 km處。

2021-05-15T19：42(圖2d)，浮梁上空有多個(gè)回波單體發(fā)展，以南部靠景德鎮(zhèn)市區(qū)的發(fā)展最為旺盛，中心強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ，并伴有65 dBZ以上的回波核，表明有小冰雹的存在，此時(shí)浮梁縣城位于該強(qiáng)回波的北部邊緣。

圖2 影響浮梁雷暴大風(fēng)的短帶(單體)雷達(dá)回波(a)2017-08-13T17：30；(b)2017-08-17T14：50；(c)2019-04-09T14：27；(d)2021-05-15T19：42

由此可見(jiàn)，大風(fēng)可由強(qiáng)回波短帶(單體)造成，強(qiáng)回波中心強(qiáng)度有時(shí)可達(dá)60 dBZ以上，浮梁縣位于強(qiáng)回波短帶移動(dòng)方向的前沿或強(qiáng)回波邊緣，有時(shí)與強(qiáng)回波短帶或單體有一定距離，表明雷暴大風(fēng)有時(shí)是由雷暴單體下沉氣流向前方擴(kuò)散造成。

3.3 南北走向回波帶

圖3是影響浮梁雷暴大風(fēng)的南北走向雷達(dá)回波帶，也是經(jīng)典的颮線(xiàn)回波。2016-04-03T10：12(圖3a)，南北走向的颮線(xiàn)回波帶從浮梁西北部伸向景德鎮(zhèn)市西南方，回波帶呈“弓”形分布，帶上強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ，浮梁縣城位于回波帶上“弓”形頂點(diǎn)的前方。2018-03-04下午出現(xiàn)了江西省近年來(lái)最強(qiáng)的一次颮線(xiàn)回波造成的大范圍大風(fēng)天氣過(guò)程，大部出現(xiàn)10級(jí)以上大風(fēng)，局部達(dá)12級(jí)以上。16：40(圖3b)，南北走向的強(qiáng)回波帶移入浮梁，回波帶呈“弓”形分布，較圖3(a)更為粗壯，回波帶上強(qiáng)回波中心強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ，浮梁縣城位于回波帶的強(qiáng)回波前沿。

圖3 影響浮梁雷暴大風(fēng)的南北走向雷達(dá)回波帶(a)2016-04-03T10：12；(b)2018-03-04T16：40

由此可見(jiàn)，南北走向回波帶是典型的颮線(xiàn)形態(tài)，呈“弓”形分布，“弓”形回波中心強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ，浮梁縣城位于“弓”形強(qiáng)回波頂點(diǎn)的前方。

3.4 其他形態(tài)回波帶

圖4是影響浮梁雷暴大風(fēng)的其他回波形態(tài)，2017-04-08T17：30(圖4a)，強(qiáng)回波團(tuán)由南向北迅速移動(dòng)，回波前端由多個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體構(gòu)成，強(qiáng)對(duì)流單體最強(qiáng)回波中心達(dá)60～65 dBZ，回波前端邊界清晰，梯度大。浮梁縣位于強(qiáng)回波團(tuán)的前方10～20 km處。2021-05-10T19：10(圖4b)，景德鎮(zhèn)及其附近有大范圍的絮狀回波，中間有多個(gè)強(qiáng)回波單體，整體回波迅速向北移動(dòng)，景德鎮(zhèn)市區(qū)附近強(qiáng)回波單體結(jié)合，中心強(qiáng)度達(dá)55～60 dBZ，浮梁縣城位于強(qiáng)回波前方5～10 km處。

圖4 影響浮梁雷暴大風(fēng)的其他形態(tài)雷達(dá)回波(a)2017-04-08T17：30；(b)2021-05-10T19：10

由此可見(jiàn)，大范圍絮狀回波中的強(qiáng)回波單體也是造成大風(fēng)的重要回波形態(tài)，強(qiáng)回波單體迅速由南向北移動(dòng)，在55 dBZ以上的強(qiáng)回波前沿5～20 km處產(chǎn)生雷暴大風(fēng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

雷暴大風(fēng)是較為嚴(yán)重的強(qiáng)對(duì)流天氣，造成的自然災(zāi)害也十分嚴(yán)重。雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報(bào)主要靠雷達(dá)回波特征分析，只有準(zhǔn)確識(shí)別出產(chǎn)生雷暴大風(fēng)的回波特征，才能及時(shí)有效地預(yù)報(bào)。浮梁縣雷暴大風(fēng)的個(gè)例尚少，還需要進(jìn)一步增加個(gè)例，完善雷暴大風(fēng)的雷達(dá)回波分類(lèi)和回波特征的研究，更好地為雷暴大風(fēng)天氣的臨近預(yù)報(bào)提供依據(jù)。